圖1 二維高密度電阻率法溫納α布極方式
數(shù)據(jù)處理采用Res2dinv軟件,按照數(shù)據(jù)編輯一地形校正一初始設(shè)置一正演設(shè)置一反演設(shè)置一反演結(jié)果輸岀一Surfer成圖的處理流程進(jìn)行。
通過對測區(qū)0-200m深度反演的電阻率值進(jìn)行三維建模,得到水平向為主、任意向為輔的電阻率深度切片(如圖2),認(rèn)為:在-65m以上深度,電阻率值范圍為5?70Q?m,高值較多。推測有大層段含水的細(xì)、中砂,即存在多個連續(xù)互通的大型“砂層透鏡體”;而-65m以下深度,電阻率值范圍為10?50Q?m,高值減少,推測粘土、亞粘土、亞砂土與粉細(xì)砂、粉砂等頻繁交互沉積,形成不等厚互層。
圖2 電阻率深度切片圖
圖3 雷達(dá)圖像
陳思靜等(2021)介紹了當(dāng)前地下管線探測的主流地球物理方法,認(rèn)為電磁感應(yīng)法探測金屬管線優(yōu)勢較明顯,能保證小口徑電力、通訊電纜較高探測精度,而探測非金屬管線首 選探地雷達(dá)法,兩種方法互為補(bǔ)充,但抗干擾能力和儀器探測精度仍有待進(jìn)一步提高。李博等(2022)提岀基于哈希算法的地下管線探地雷達(dá)圖像智能識別新方法,充分發(fā)揮哈希算法簡易快捷的優(yōu)勢,并結(jié)合約束矢量的K均值聚類分析,實現(xiàn)了探地雷達(dá)剖面中管線的快速識別;并提岀一種基于亮度函數(shù)的管線材質(zhì)判別方法,解決難以從探地雷達(dá)剖面區(qū)分管線材質(zhì)的難題。
郭士禮等(2019)探討了探地雷達(dá)法采集參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)質(zhì)量評判方法,對比研究了正常道路、典型干擾源和典型道路隱性病害的探地雷達(dá)波組特征,認(rèn)為空中電纜線的繞射波雙曲線曲率小、兩翼緩而長,而地下管線繞射波雙曲線曲率大、兩翼陡而短(圖4),從而圈定其位置及埋深等,為采取修復(fù)措施、消除塌陷隱患提供了指導(dǎo)依據(jù)。
圖4 空中電纜線和地下管線探地雷達(dá)波組特征
探地雷達(dá)法具有精度高、效率快、連續(xù)無損、實時成像等優(yōu)點,目前在城市地下空間探測中多用于地下管線探測、地下不良地質(zhì)體探測、考古及地下水探測等,其主要問題是受城市復(fù)雜電磁波干擾及探測深度較淺等。
2.3 面波勘探法
按激發(fā)方式面波勘探包括主動源面波勘探和被動源面波勘探法。
2.3.1 主動源面波勘探
主動源面波勘探通常使用直線陣列,可分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法面波勘探通過不斷移動檢波器來接收由震源激發(fā)的單頻正弦波。而瞬態(tài)法面波勘探,通常利用多道面波分析技術(shù),由瞬態(tài)震源激發(fā)較寬頻帶脈沖,不同頻率面波以脈沖形式在地下傳播,通過測線上按固定道間距均勻布設(shè)的檢波器接收,在頻域分析面波數(shù)據(jù),通過對頻散曲線反演,得到近地表各頻率面波相速度,從而獲取橫波速度模型,常用方法包括表面波譜分析法和多道瞬態(tài)分析法。
多道面波分析方法自上世紀(jì)末提岀以來,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究,近年來廣泛用于工程勘查領(lǐng)域。李遠(yuǎn)林(2020)聯(lián)合主、被動源面波對渭河盆地進(jìn)行了地層分層調(diào)查研究,提高了成像精度。宋政宏等(2020)采用分布式光纖傳感器進(jìn)行主動源面波勘查試驗,利用多道面波分析技術(shù)提取頻散曲線,獲取淺層速度,為面波勘探提供了新的數(shù)據(jù)采集儀器設(shè)備。陳淼等(2022)利用多道面波分析方法開展趵突泉邊界地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測,綜合初至波層析與面波頻散分析方法,建立了縱波速度、橫波速度和縱橫波速度比值模型,獲得了淺層0-80m地層結(jié)構(gòu)特征,推測了泉水邊界徑流通道方向,為濟(jì)南軌道交通建設(shè)和地下空間資源開發(fā)利用提供了新的技術(shù)支撐。
2.3.2 被動源面波勘探(微動探測)
智能微動勘探技術(shù)無須人工震源,具有無損、高效、便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、勘探深度大等特點,在城市地下空間探測具有明顯優(yōu)勢及良好應(yīng)用前景。
目前微動臺陣技術(shù)以平穩(wěn)隨機(jī)過程理論為依據(jù),通過特定觀測系統(tǒng)獲取天然垂直向下的微動信號,從中提取面波頻散曲線,對頻散曲線進(jìn)行屬性反演。微動臺陣技術(shù)因其采取采集長周期微震信號后再從平穩(wěn)信號中提取頻散曲線的策略,天然具有抗干擾能力,這點適宜于復(fù)雜城市環(huán)境勘探。但是,由于微動信號中高頻能量較弱,因此對淺部地層結(jié)構(gòu)的分辨能力較差;由于該方法通常是基于不規(guī)則方向多個觀測點間信號計算的平均頻散譜,導(dǎo)致頻散譜收斂性欠缺或整體速度偏大,所獲取的頻散曲線速度值與真實面波速度差距較大,并且所用裝置布置空間越大誤差越大,最終導(dǎo)致探測精度降低。圖5為微動臺陣法不同觀測系統(tǒng)類型,其中直線型和內(nèi)嵌三角型最為常用。
圖5 微動臺陣法不同觀測系統(tǒng)類型
微動測深方法主要包括原始數(shù)據(jù)采集、相速度頻散曲線提取和橫波速度反演三個部分??臻g自相關(guān)法(SPAC)法通??旖萦行?,被動源勘探中SPAC方法和背景噪聲互相關(guān)方法(NCF)物理本質(zhì)上是一致的,一個在頻率域中的描述,一個在時間域的描述,SPAC方法得到的是排列下方整個區(qū)域的平均頻散曲線,而由NCF通過互相關(guān)函數(shù)得到的頻散曲線是任意兩個臺站之間路徑上的平均效應(yīng)。
SPAC方法要求比較規(guī)則的圓形陣列采集,在城市采集條件受限,難以采用規(guī)則圓形陣列時,可采用擴(kuò)展空間自相關(guān)法(ESPAC)。李巧靈等(2019)在北京通州布設(shè)45個微動測深點,采用擴(kuò)展空間自相關(guān)法(ESPAC)從垂向分量中提取Rayleigh波頻散曲線,利用遺傳算法獲得S波速度結(jié)構(gòu),有效探測新生界覆蓋層厚度,為地質(zhì)災(zāi)害防控和地?zé)豳Y源利用提供了科學(xué)依據(jù)。
李洪麗(2020)通過短周期地震儀連續(xù)記錄15小時地震背景噪聲數(shù)據(jù)(三重圓形采集臺陣如圖6所示),采用微動空間自相關(guān)法(SPAC),對50m、100m和200m臺陣孔徑大小對應(yīng)頻散低頻部分相速度進(jìn)行了測試,通過擬合提取岀觀測點瑞雷面波頻散曲線(圖7),并利用面波層析法反演得到該區(qū)域S波速度結(jié)構(gòu)剖面。通過剖面上兩個低速異常帶劃分富含水區(qū)(圖8),為地?zé)崽綔y研究提供了參考。
圖6 微動單點觀測系統(tǒng)(三重圓形臺陣)示意圖
圖7 瑞雷波相速度頻散曲線
圖8 研究區(qū)地殼淺層二維S波速度剖面
許多古建筑由于地基發(fā)生形變存在傾斜、坍塌等嚴(yán)重安全問題,需探測古建筑地基,進(jìn)行安全性評價。劉旭等(2022)利用背景噪聲成像方法對河南省登封觀星臺地基情況進(jìn)行超 高密度無損探測,在觀星臺周圍布設(shè)6條測線采集24h數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)計算,疊加結(jié)果顯示觀星臺地基成層性良好,無低速異常,與探槽情況吻合,推測地基結(jié)構(gòu)堅實穩(wěn)固。
城市地面沉降極易導(dǎo)致地面裂縫甚至塌陷,引發(fā)安全事故。徐浩等(2021)以合肥市謝崗小學(xué)為研究場地,嘗試?yán)梦臃椒ㄌ骄康孛娉两翟颍瑢⒉杉奈訑?shù)據(jù)利用F-K法進(jìn)行頻散曲線提取,反演得到地下橫波速度結(jié)構(gòu),結(jié)合地質(zhì)鉆探進(jìn)行驗證,探測地下不密實土體的位置、規(guī)模等信息,成功排除了沉降區(qū)二次事故的發(fā)生。
隨著城市發(fā)展,地表河浜因碎石、黏土及垃圾等填埋而形成暗浜,屬不良工程地質(zhì)現(xiàn)象,需消除地質(zhì)隱患。翟法智等(2017)針對寧波軌道交通暗浜勘查問題,分別研究了微動剖面探測法、瞬態(tài)瑞雷波法及高密度電法三種物探方法探測暗浜的有效性,三種方法推測的暗浜位置及埋深較一致。圖9為1線微動探測視S波速度剖面及推測范圍,圖10標(biāo)示2線瞬態(tài)瑞雷波視速度圖及解釋區(qū)域。
圖9 1線微動探測視S波速度剖面
圖10 2線瞬態(tài)瑞雷波視速度圖及解釋
李華等(2020a)將混合源面波與三分量頻率諧振的淺震勘探技術(shù)用于成都生物城淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測,該方法兼具主動源面波探測精度高和被動源面波探測深度大的優(yōu)點,獲取了60m以淺地層結(jié)構(gòu)的三維S波速度特征,提高了探測的分辨率和準(zhǔn)確性,實現(xiàn)了對地層結(jié)構(gòu)的精細(xì)劃分。姜文龍等(2020)分析了城市復(fù)雜環(huán)境干擾的振動噪聲特征,利用汽車振動噪聲進(jìn)行面波成像,獲取了地下合理的地層波速結(jié)構(gòu),認(rèn)為合理觀測系統(tǒng)、有效信號合理分析及觀測時長至關(guān)重要。
微動H/V譜比法也稱單點H/V譜比法或Nakamura方法,是基于單點三分量數(shù)據(jù)中水平分量和垂直分量的譜比特征進(jìn)行地層屬性反演的勘探技術(shù)。該方法簡便經(jīng)濟(jì)、對環(huán)境無干擾,適于城市應(yīng)用,獲取的速度本質(zhì)上為真地層速度,具有抗干擾能力,精度高,但較依賴初始速度模型。張若晗等(2020)選用微動H/V譜比法對濟(jì)南中心城區(qū)的土石分界面展開三分量微動測量研究,利用400多個測點數(shù)據(jù)分析了不同類型H/V曲線與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系,總結(jié)了基巖的深度-頻率關(guān)系式,提供了土石分界面深度快速準(zhǔn)確的解決方案。陳實等(2019)應(yīng)用天然源面波技術(shù)進(jìn)行城市地質(zhì)調(diào)查試驗,通過測量單點的面波速度結(jié)構(gòu),精細(xì)劃分岀區(qū)內(nèi)地層構(gòu)造,并得到多項工程地質(zhì)參數(shù),驗證了天然源面波技術(shù)在城市環(huán)境的有效性。
將主動源與被動源技術(shù)聯(lián)合進(jìn)行勘探,適當(dāng)加大排列長度和采集時間,可獲得較深層的勘探精度。主動源方法依賴體波和高頻面波進(jìn)行高精度成像,施工成本較高,而被動源面波成像方法成本低,主要利用地震背景噪聲互相關(guān)函數(shù)成像,該方法在城市淺層成像方面得到了越來越多的應(yīng)用。高階模式瑞雷面波較低階模式敏感,可聯(lián)合應(yīng)用。在城市范圍內(nèi)布設(shè)高密度的地震觀測臺陣,需大量地震儀,布設(shè)維護(hù)成本限制了其推廣。
近年來發(fā)展的分布式聲波傳感技術(shù)(DAS)是一種由感知光纖和光學(xué)信號解調(diào)儀組成的地震觀測系統(tǒng),通過測量光纖中后向散射光相位變化實現(xiàn)光纖動態(tài)應(yīng)變的監(jiān)測,進(jìn)而實現(xiàn)地震波場記錄。該系統(tǒng)能夠以低成本實現(xiàn)超密集觀測,有望提高淺層速度結(jié)構(gòu)成像的精度。其獨一無二的信息感知能力,使得DAS技術(shù)受到廣泛關(guān)注,其迅速發(fā)展,在安防入侵檢測、地球物理勘探等方面展示了獨特的技術(shù)優(yōu)勢和潛力。王寶善等(2021)利用地下通信光纜記錄信號識別岀車輛運(yùn)動、氣槍震源、人工落錘等不同振動信號,并從光纜記錄的背景噪聲成功提取面波信號,獲得了地表200m以內(nèi)的橫波速度結(jié)構(gòu),為城市精細(xì)結(jié)構(gòu)探測提供了一種新型觀測技術(shù)手段。
2.4 淺層反射地震法
淺層反射地震通過人工激發(fā)地震波,分析其在地下介質(zhì)傳播的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)屬性,探索地震波傳播規(guī)律,研究淺部構(gòu)造及沉積特征等,達(dá)到探測淺層地質(zhì)體的物探方法。上世紀(jì)80年代隨著數(shù)字地震儀的岀現(xiàn)和多次覆蓋技術(shù)的產(chǎn)生,提高了抗干擾能力以及探測精度和分辨率。按震源激發(fā)地震波類型及處理資料數(shù)據(jù)類型,淺層反射地震可分為縱波反射技術(shù)和橫波反射技術(shù)。
2.4.1 縱波反射地震
縱波反射地震利用震源激發(fā)縱波,并進(jìn)行資料處理、解釋,占地震勘探絕大多數(shù),可用于城市活斷層探測,采空區(qū)、巖溶區(qū)勘察及人防工程等。活斷層是指在第四紀(jì)期間,尤其晚更新世以來發(fā)生過活動,且今后仍可能活動的斷層。大量地震災(zāi)害調(diào)查表明,活斷層不僅是發(fā)生天然地震的根源,而且發(fā)生地震時沿斷層線的破壞最嚴(yán)重。城市活斷層探測是一項復(fù)雜且具有創(chuàng)新性的工作,是活動構(gòu)造研究發(fā)展新階段面臨的艱巨任務(wù),城市環(huán)境和人類活動給該工作帶來許多困難和問題。人工地震勘探是目前公認(rèn)最為有效的城市隱伏斷裂探測方法之一,進(jìn)行城市反射波地震勘探工作,資料采集常受限于城市激發(fā)環(huán)境和背景干擾。
宋春華等(2021)在上海市大治河水域開展大功率電火花震源激發(fā)的地震探測,綜合對比激發(fā)能量、放電水深、不同震源成像效果等,獲取最 佳激發(fā)參數(shù),地震資料具有較高信噪比,確認(rèn)了在城市水網(wǎng)開展電火花震源激發(fā)地震勘探的有效性,對城市隱伏斷裂探測具有良好效果。吳子泉等(2005)探討了城市地震活動斷層精 確定位方法,利用可控震源進(jìn)行頻率掃描,對掃描信號和振動信號作互相關(guān)處理,有效壓制城市強(qiáng)振動干擾,并利用高分辨率地震和電法勘探對走滑斷層進(jìn)行聯(lián)合定位。常旭等(2008)采用波動方程三分量正演模擬,指導(dǎo)地震觀測系統(tǒng)設(shè)計,在城市強(qiáng)噪下利用偽隨機(jī)可控震源采集高精度地震數(shù)據(jù),偏移剖面清晰地揭示了黃莊一高 麗營斷層的位置,為明確斷層兩側(cè)新生代地層厚度提供了依據(jù)。
易兵等(2008)利用高密度電法、高分辨率地震和重磁等多種方法,在城區(qū)不利干擾下,采用新的數(shù)據(jù)處理技術(shù),在探測活斷層位置、產(chǎn)狀與形態(tài)上取得了較理想的效果,但對第四系中結(jié)構(gòu)松散弱膠結(jié)、變形輕微的小斷層還需進(jìn)一步研究。趙富有等(2008)從理論和實驗的角度分析橫波的分辨率和觀測系統(tǒng)參數(shù)選取原則。通過試驗確定橫波的觀測系統(tǒng),探明長春市區(qū)波組特征、斷層分布和第四系的埋深情況。燕利芳(2011)利用反射波層析成像技術(shù)對西安地裂縫勘探,初步獲取了近地表處地裂縫的位置及走向,為成功探測城市地裂縫提供了一種新思路。郭淑君等(2014)采用彎曲射線追蹤和LSQR算法研究井間速度分布,獲取了井控范圍內(nèi)地層構(gòu)造信息,利用井間地震技術(shù)準(zhǔn)確探測了斷裂破碎帶和地下掩埋防空洞。
楊歧焱等(2015)采用夯源進(jìn)行地震采集,以3m道距、6次覆蓋觀測系統(tǒng)及60Hz檢波器接收獲得中部豐富反射信息,反射波組集中在100-150ms之間,且斷層特征明顯,上斷層埋深約90ms,但其淺部反射波信息有所損失(圖11a);為進(jìn)一步獲取淺部詳細(xì)信息,在同一斷點地段采用1m道距、9次覆蓋及100Hz高頻檢波器接收進(jìn)行了超淺層勘探,反射波組集中在10-100ms之間,淺部反射波組豐富,斷層特征明顯,進(jìn)一步確定了上斷層埋深約40ms,但其中部反射波信息損失嚴(yán)重(圖11b)。結(jié)果表明,為準(zhǔn)確確定斷層的位置、性質(zhì),尤其是斷層的活動特征,應(yīng)采用不同的道間距、排列長度、覆蓋次數(shù),以便獲取中部和淺部的反射波信息,進(jìn)行對比分析,確定斷層的特征。
圖11 (a)3m道距獲得的中淺部地震剖面;(b)1m道距獲得的淺部地震剖面據(jù)楊歧焱等
圖12 用水平錘擊鐵板震源采集的炮記錄
圖13 1測線上過孔段水平疊加時間剖面
馬董偉(2019)利用橫波反射分辨率高、分層能力強(qiáng)的特點,結(jié)合地震層析成像反演地層速度結(jié)構(gòu),揭示了新沂市局部覆蓋層較薄的活斷層特征,彌補(bǔ)了縱波反射在淺層勘探的不足,提高了勘探精度。王小江等(2020)在雄安新區(qū)外圍開展了高分辨率淺層縱、橫波地震聯(lián)合勘探試驗研究,縱波數(shù)據(jù)采集采用寬頻可控震源激發(fā),橫波數(shù)據(jù)采集采用錘擊激發(fā),采用中間放炮、小道距接收。通過資料精細(xì)處理獲取了構(gòu)造、巖相及速度等信息。
當(dāng)前,人工地震勘探是公認(rèn)最為有效的城市隱伏斷裂探測手段之一,受限于城市環(huán)境,地震資料采集往往比較困難。對于水網(wǎng)發(fā)達(dá)的城市,可因地制宜采取電火花震源激發(fā)探測,未來在滿足岀力要求下,改進(jìn)震源自身,研制小型化液壓可控震源、輕便型電磁式可控震源等,目前我國地球物理儀器裝備與發(fā)達(dá)國家還存在一定差距。采用組合激發(fā),適當(dāng)增加垂直疊加次數(shù)壓制干擾。
拖纜系統(tǒng)是未來城市勘探的重要形式之一,解決拖纜結(jié)構(gòu)、檢波器耦合等一系列問題,如采集中使用適合于水泥地面的三角基座,保持耦合性,完善包括震源系統(tǒng)、拖曳系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理在內(nèi)的完整城市地震勘探體系,實現(xiàn)城市淺層高分辨率勘探。此外,在城市地區(qū)由于地表障礙物、建筑等因素影響,檢波器無法規(guī)則布設(shè),采集的地震數(shù)據(jù)存在道缺失,往往會影響地震數(shù)據(jù)處理解釋效果。曹靜杰等(2020)探索應(yīng)用壓縮感知技術(shù)對城市淺層地震數(shù)據(jù)重建,模擬與實際數(shù)據(jù)均取得較好效果。未來壓縮感知技術(shù)可應(yīng)用于城市地震勘探,以解決數(shù)據(jù)重建問題。
地震勘探采用小道距敷設(shè)為探明城市淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)等提供了有效途徑。未來仍需在近地表地震波場傳播規(guī)律及能量吸收衰減機(jī)理、聯(lián)合反演、全波形反演、面波成像等方面進(jìn)行深入研究,消除近地表對地震波場造成的不利影響,來獲取精度更高的近地表結(jié)構(gòu)及參數(shù)模型。由于橫波淺表速度較小,因此對于起伏較大地形或復(fù)雜地表,靜校正問題會比較突岀,受靜校正影響較大,因此還需要慎重做好靜校正工作。
2.5 高精度重力法
高精度重力通過在小范圍布設(shè)密集測點對地下介質(zhì)密度不均勻引起的微弱重力異常變化進(jìn)行測量,通過數(shù)據(jù)處理確立異常區(qū)深度和尺度,并轉(zhuǎn)化為合理的地質(zhì)解釋。相對常規(guī)重力方法,高精度重力探測范圍一般較小,但測點密度和探測精度較高。我國于上世紀(jì)80年代引進(jìn)高精度重力儀,并在地球動力學(xué)、地基勘查、考古探測等領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用研究。隨著儀器精度的提高和數(shù)據(jù)處理方法技術(shù)的進(jìn)步,高精度重力法應(yīng)用越來越廣,可由地面拓展到豎井及坑道內(nèi)甚至建筑物內(nèi)部進(jìn)行測量。針對重力數(shù)據(jù)處理,除常規(guī)高度改正、中間層改正、地形改正外,還需進(jìn)行建筑物改正,通常利用正演建立等效模型,來消除建筑物影響。
王新月等(2019)提岀了基于車載重力測量平臺的城市地下空洞快速探測方法,采用國產(chǎn)高精度捷聯(lián)式重力儀SAG搭建車載移動平臺,在長春市區(qū)進(jìn)行動態(tài)重力測量試驗,通過改進(jìn)的比值DEXP(極值點深度估計)法進(jìn)行重力異常數(shù)據(jù)成像,并對位場數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界識別,得到區(qū)域附近異常值及構(gòu)造指數(shù),驗證了車載移動平臺重力測量在城市地下空洞探測中的有效性。
徐燕君等(2021)從重力探測裝置、高密度數(shù)據(jù)采集、精細(xì)數(shù)據(jù)處理與解釋方面介紹了高精度重力在城市地下空間探測的應(yīng)用研究成果,包括干擾下的讀數(shù)時間、三維坐標(biāo)獲取、地形改正方法、異常數(shù)據(jù)計算、反演方法及解釋成果等。儀器采用新一代高精度重力儀(精度大于土0.001x10-5m/s2),可識別城市微伽級異常(±0.050x10-5m/s2以內(nèi))。為避免城市高樓影響,測地工作距高樓30m以外使用RTK測量,30m以內(nèi)使用光學(xué)水準(zhǔn)測量。為消除不同測點高程差,測量前丈量地面至儀器底面高差并取準(zhǔn)為0.1cm,消除該部分的場值異常。在近區(qū)地改上,通過實際GPS測地高程數(shù)據(jù)DEM生成1mx1m或2mx2m網(wǎng)格保證高程節(jié)點誤差。中間層密度改正一般采用研究層現(xiàn)場采集標(biāo)本求取平均值或通過不同密度值計算重力場求取。
在數(shù)據(jù)處理上,常用方法包括多項式、趨勢面或利用不同頻譜等非線性方法進(jìn)行重力異常分離,圖14為多項式提取剩余重力異常圖,圖15為趨勢面法提取剩余重力異常圖,其中圖15b、c分別為三階趨勢分析的剩余重力異常圖及區(qū)域重力異常圖。數(shù)據(jù)反演方面,對于層狀密度界面,可用最 小二乘的線性回歸法或者Parker法確定單密度界面;或利用RGIS重磁電數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行多界面多參數(shù)迭代擬合。目前國產(chǎn)RGIS及MAGS等軟件比較成熟,包括RGIS軟件三維人工交互反演等,具有詳細(xì)物性條件及鉆孔控制的人機(jī)交互反演為最 優(yōu)反演界面方法。
圖15 趨勢面法提取剩余重力異常示意圖
3 方法對比分析
4 結(jié)論與展望
城市地下空間探測內(nèi)容豐富,探測領(lǐng)域廣,本文闡述的城市地球物理勘探方法主要包括高密度電法、探地雷達(dá)、面波勘探(主動源及被動源聯(lián)合)、反射地震法以及高精度重力等,地球物理勘探方法以及儀器設(shè)備等也在不斷發(fā)展變化和豐富完善,本文僅作了部分闡述,實際工作中應(yīng)用的輔助方法還包括折射波法、測井、速度層析、物理與數(shù)值模擬等,可共同解決城市地下空間探測問題。
(1)微動探測通過反演地層橫波速度結(jié)構(gòu)特征,有較好的垂向分層能力,應(yīng)用廣泛,在地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測、地?zé)崽綔y以及地下道路病害探測均有較好應(yīng)用效果,是未來城市物探工作中綠色、高效的方法。
(2)分布式光纖采集技術(shù)及壓縮感知技術(shù)可極大節(jié)約采集成本,實現(xiàn)一體化和跨越式采集。
(3)目前高分辨率城市三維地震己有應(yīng)用,未來多波多分量地震、三維探地雷達(dá)等將更多應(yīng)用于城市地下空間探測。
(4)加強(qiáng)高精度重、磁、電、震多源地球物理技術(shù)集成與反演研究,減少單一方法的多解性,有利于提高探測效果。
(5)除淺層探測分辨率不足,在消除近地表對地震波場造成的影響、進(jìn)一步增強(qiáng)抗干擾能力和提升綜合探測效果方面,仍需總結(jié)提高方法認(rèn)識。
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